宇宙は想像以上に奇妙で、宇宙の深部には、ワイルドで奇妙な系外惑星が見つかります。 惑星や、重力が強すぎて いる惑星などです。このリストに、ダイヤモンドの雨が降る別の種類の奇妙な惑星を追加することもできます。
ダイヤモンドの雨効果は、天王星や海王星のような巨大な氷の深部で発生すると考えられており、2017 年に ました。現在、研究者らは、この効果が単なるまれなまぐれ現象ではなく、可能性があることを発見しました。以前考えられていたよりも一般的です。
SLAC 国立加速器研究所と協力する国際研究者グループは、以前、水素と炭素を非常に高い圧力下に置くことでダイヤモンド レイン効果を生み出しました。しかし、この新しい研究では、酸素などの存在する可能性のある他の元素も含めることで、氷の巨大惑星の内部がどのようなものか、より現実的な条件を作りたいと考えていました。
この化学物質の混合をシミュレートするために、研究者らは、優れたパッケージに使用されるような馴染みのある材料である PET プラスチックを使用しました。この材料は、研究者らが作りたかった条件と化学的に類似していることが判明しました。研究者の一人、ロストック大学のドミニク・クラウス氏は、「PETは炭素、水素、酸素のバランスが良く、氷の惑星での活動をシミュレーションできる」と説明した。
研究者らは、高出力レーザーを使用してプラスチック内に衝撃波を生成し、X線がプラスチックでどのように反射するかを観察した。これにより、小さなダイヤモンドがどのように形成されるかを観察することができました。実験で生成されたダイヤモンドはナノダイヤモンドと呼ばれる非常に小さいものでしたが、巨大な氷の表面から約5,000マイル下では、はるかに大きなダイヤモンドが形成され、そこで惑星の氷の核に向かって落下する可能性があります。ダイヤモンドがコアに沈み込み、厚いダイヤモンド層を形成する可能性もあります。
新しい実験で研究チームは、酸素を含ませると、より低い温度と圧力でナノダイヤモンドが成長することを発見した。これは、酸素が存在するとダイヤモンドレインが形成されやすくなることを意味する。 「酸素の効果は、炭素と水素の分解を促進し、ナノダイヤモンドの形成を促進することでした」とクラウス氏は述べた。 「それは、炭素原子がより容易に結合してダイヤモンドを形成できることを意味しました。」
この発見を受けて、研究者らは現在、エタノール、水、アンモニアなどの化学物質を加えて実験を再試行し、巨大氷の環境をさらに厳密にモデル化したいと考えている。
「これらの極限状態を再現して、これらのプロセスが非常に高速かつ非常に小規模なスケールでどのように展開するかを確認できるという事実は、興味深いものです」とSLACの科学者で共同研究者のニコラス・ハートリー氏は語った。 「酸素を加えることで、これらの惑星のプロセスの全体像を知ることにこれまで以上に近づきますが、やるべきことはまだたくさんあります。これは、最も現実的な混合物を入手し、これらの材料が他の惑星で実際にどのように動作するかを確認するための一歩です。」
この研究は、 Science Advances 誌に掲載されています。